文档介绍：电子封装互连材料的分析
1 电子封装概述
电子封装是指自芯片制造完成开始,将裸芯片、金属、有机物、陶瓷等物质进行加工,制成元件、板卡、电路板等等,最终实现电子产品的组装过程。如图1就是某电子产品系统的总成结构图。
由图1我们可以看出,通过半导体材料加工制成的具有特定功能的芯片并不具有孤立,要将其应有的功能充分的发挥出来,就必须与其他元件相配合,通过I/O进行互联才能够实现。关于电子封装的主要功能,具体介绍如下:第一,信号输入、实现输出端向外界的过渡;第二,电源输出、实现输出端向外界的过度;第三,散热功能;第四,保护器件,避免外界环境对其造成的影响。
就整个封装结构而言,电子封装可分为三级,即一级封装、二级封装以及三级封装。其中集成电路元件的封装为一级封装,其又被称为微电子封装,在电子封装领域中发展最快。二级封装指的是在印刷电路板上安装已封装完成的一系列元器件,例如IC元件、板上芯片、接插件、阻容元件等等。三级封装指的是在主机板上插入电路板卡,实现整机技术的形成。
其中集成电路的封装在电子制造领域中有着十分重要的作用与地位,它作为中间连接的部分,除了要负荷下有元器件贴装与电路板组装的发展趋势,还需要满足上游晶圆与芯片制造技术的发展要求。目前,集成电路产业在国民经济发展中发挥着十分重要的作用,其设计、制造以及封装测试三大部分支撑着集成电路产业的发展。现阶段,电子产品生产中封装所产生的成本已经占到了接近60%,在IT产业中封装产业占到了12%,IC产业中封装产业占到了49%。微电子封装与电子产品有着十分密切的联系,电子产品乃至整个系统发展的技术核心都受到其重要的影响,在目前的电子行业制造中属于非常先进的技术。目前,全球集成电路封装的发展规律大致可以概括为以下几个方面:
第一,密度不断提高、I/O数不断增加;第二,产品表面贴装密度不断提高;第三,频率、功率不断提高;第四,产品越来越微型化,成本越来越低;第五,多芯片封装正逐步取代单芯片封装;第六,三维立体封装逐渐取代两维平面封装;第七,系统封装逐渐得到广泛的应用与发展;第八,电子封装对绿色环保提出的要求更高。
2 无铅焊料与绿色封装的发展
微电子产业的发展之处是将硅作为代表材料,各元器件之间的互联模式比较固定,元件引脚焊接一直以来都是以铅锡焊料为主。到了20世纪90年代,电子产品产业得到了快速的发展,这加速了电子产品的更新,电子产品越来越容易变成电子垃圾,进而增加了铅污染的可能性,社会各界人员也对其予以了高度重视并展开了深入的研究,旨在保护人类健康与生态环境。铅及其化合物能够通过人类的呼吸道、食道以及皮肤进入人体,然后对人体蛋白质的正常合成起到抑制作用,对人体中枢神经造成损害,进而引发一系列慢性疾病,例如精神混乱、生殖功能障碍、高血压、贫血等等。特别是儿童受到铅的危害更大,对于其正常发育以及智商有着严重的影响。目前,电子工业造成铅污染的主要就是Sn-Pb合金焊料的使用,电子产品一旦被弃用,其中的铅就会通过各种介质流入到自然环境中,包括土壤、地表水中,对其造成污染,尽管这些铅的含量比较少,但是造成的影响却十分严重,尤其是溶于水的铅而形成的酸雨,更是严重威胁到生态环境,再加上这些雨水会渗入到人类使用的地下水中,进而进入人体,对人类的健康造成严重的影响。此外,由于电子产品中的铅很难得